汽機(jī)專業(yè)技術(shù)交流

汽機(jī)專業(yè)技術(shù)交流工藝部熱機(jī)室2013.03A.規(guī)程規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

B.汽輪機(jī)選型

C.汽輪機(jī)熱平衡圖

D.機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

E.主要設(shè)備選型

A.規(guī)程規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

序號(hào)名稱版本號(hào)實(shí)施日期發(fā)布或編制單位1火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計(jì)手冊(cè)87GD東北電力設(shè)計(jì)院2火力發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)1983年西北電力設(shè)計(jì)院3火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計(jì)2000版東北電力設(shè)計(jì)院4火力發(fā)電廠汽水管道零件及部件典型設(shè)計(jì)2006年增補(bǔ)2006年?yáng)|北電力設(shè)計(jì)院5發(fā)電廠汽水管道支吊架設(shè)計(jì)手冊(cè)D-ZD20102011.1.1華東電力設(shè)計(jì)院B.汽輪機(jī)選型

1.汽輪機(jī)分類

分類類型說(shuō)明按熱力特性凝汽式汽輪機(jī)N如：N50-8.83/535排汽在高度真空狀態(tài)下進(jìn)入凝汽器凝結(jié)成水。背壓式汽輪機(jī)B如：B50-8.83/1.3排汽直接用于供熱，沒(méi)有凝汽器。當(dāng)排汽作為其他中低壓汽輪機(jī)的工作蒸汽時(shí)，成為前置式汽輪機(jī)調(diào)節(jié)抽汽式汽輪機(jī)C/CC如：C50-8.83/0.118CC25-8.83/0.98/0.118當(dāng)汽輪機(jī)某級(jí)后抽出一定壓力的部分蒸汽對(duì)外供熱，其余排汽進(jìn)入凝汽器。由于熱用戶對(duì)供熱蒸汽壓力有一定要求，需要對(duì)抽汽供熱壓力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，故稱為調(diào)節(jié)抽汽。根據(jù)供熱需要，有一次調(diào)整抽汽和兩次調(diào)整抽汽。抽汽背壓式汽輪機(jī)CB如：CB25-8.83/0.98具有調(diào)節(jié)抽汽的背壓式汽輪機(jī)中間再熱式汽輪機(jī)如：N300-16.7/537/537N1000-32/600/620/620進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽膨脹到某一壓力后，被全部抽出送給鍋爐的再熱器進(jìn)行再熱，再返回汽輪機(jī)繼續(xù)膨脹做功。按進(jìn)汽參數(shù)低壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力小于1.5MPa中壓汽輪機(jī)如：B6-3.43/0.98新蒸汽壓力小于2-4MPa,2.45MPa以下稱為次中壓高壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力為6-10MPa，4.9-5.88MPa成次高壓25MW、50MW、100MW高壓汽輪機(jī)，進(jìn)汽參數(shù):8.83/535。100MW為高壓汽輪機(jī)，無(wú)再熱，如增城電廠;125-135MW,超高壓、中間再熱,如陳塘二期、印尼。超高壓汽輪機(jī)新蒸汽壓力12-14MPa。125-200MW，超高壓、中間再熱。13.24/535/535亞臨界汽輪機(jī)新蒸汽壓力16-18Mpa。300-600MW，亞臨界、中間再熱。16.7/538/538超臨界汽輪機(jī)新蒸汽壓力超過(guò)22.2Mpa。24.2/566/566超超臨界汽輪機(jī)25-27MPa及以上2.背壓機(jī)選型1）背壓式汽輪機(jī)為供熱式汽輪機(jī)的一種，應(yīng)用很廣。背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高，通流部分的級(jí)數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統(tǒng)，機(jī)組輕小，造價(jià)低。排汽用于供熱，熱能可得到充分利用，大大減少了熱力循環(huán)的冷源損失，提高了機(jī)組的熱效率。根據(jù)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)建設(shè)部文件141號(hào)文第13條規(guī)定：“熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中，優(yōu)先安排背壓型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。背壓型機(jī)組的發(fā)電裝機(jī)容量不計(jì)入電力建設(shè)控制規(guī)模?！?、根據(jù)國(guó)家計(jì)委關(guān)于進(jìn)一步做好熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目建設(shè)管理工作的通知（計(jì)基礎(chǔ)[2003]369號(hào)）問(wèn)規(guī)定：“對(duì)有連續(xù)、穩(wěn)定常年熱負(fù)荷的熱電廠，原則上應(yīng)選擇背壓式供熱機(jī)組承擔(dān)基本熱負(fù)荷，由抽汽式供熱機(jī)組承擔(dān)變動(dòng)熱負(fù)荷?！备鶕?jù)以上相關(guān)規(guī)定同時(shí)考慮機(jī)組的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷情況，規(guī)劃建設(shè)背壓機(jī)滿足工業(yè)蒸汽需求。2)發(fā)電利用小時(shí)數(shù)，工業(yè)背壓機(jī)一般7000-8000h，采暖背壓機(jī)為采暖期小時(shí)數(shù)。3)工業(yè)背壓機(jī)排汽壓力的調(diào)節(jié)：汽輪機(jī)背壓與外界熱負(fù)荷可以想象成一個(gè)大的熱網(wǎng)，當(dāng)外界熱負(fù)荷壓力降低時(shí)，汽輪機(jī)背壓自動(dòng)降低，這時(shí)不用調(diào)整汽輪機(jī)進(jìn)汽量，汽輪機(jī)絕對(duì)比焓降全部由葉片的能力來(lái)消化，轉(zhuǎn)化成電功率。如果背壓機(jī)背壓排汽壓力波動(dòng)太大，超出汽輪機(jī)廠±10%的設(shè)計(jì)范圍，可以通過(guò)改變背壓機(jī)背壓排汽壓力變送器壓力設(shè)定值，汽輪機(jī)變工況運(yùn)行。當(dāng)然此時(shí)汽輪機(jī)偏工況運(yùn)行會(huì)造成汽輪機(jī)效率降低，但與通過(guò)背壓排汽管道上設(shè)置節(jié)流措施經(jīng)濟(jì)性要好的多3.300MW級(jí)供熱機(jī)組選型

1）論文學(xué)習(xí)：《對(duì)于300MW級(jí)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組汽輪機(jī)抽汽方式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選型的討論》；2）思考題：工業(yè)蒸汽三檔：3.5MPa，30t/h;2.1MPa,150t/h;0.6MPa,90t/h。300MW汽輪機(jī)如何實(shí)現(xiàn)抽汽？C.汽輪機(jī)熱平衡圖1.典型工況的定義規(guī)范依據(jù)：《固定式發(fā)電用汽輪機(jī)規(guī)范》GB/T5578a)額定功率或銘牌功率(TRL)（turbineratedload）

額定功率或銘牌功率(TRL)是指在額定的主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)、背壓考慮冷卻介質(zhì)在全年最高溫度下的冷端參數(shù)優(yōu)化，給定補(bǔ)給水率及回?zé)嵯到y(tǒng)正常投入條件下，扣除非同軸勵(lì)磁、潤(rùn)滑及密封油泵等的功耗，能保證在壽命期內(nèi)任何時(shí)間都能安全連續(xù)地在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機(jī)端輸出的功率。b)最大連續(xù)功率(TMCR)（turbinemaximumcontinuerate）最大連續(xù)功率(TMCR)是指在額定的主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)下，主蒸汽流量與額定功率的進(jìn)汽量相同，考慮年平均水溫等因素規(guī)定的背壓，補(bǔ)給水率為0％及回?zé)嵯到y(tǒng)正常投入，扣除非同軸勵(lì)磁、潤(rùn)滑及密封油泵等的功耗，在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機(jī)端輸出的功率。該功率為保證功率，并能在保證的壽命期內(nèi)安全連續(xù)地運(yùn)行。c)熱耗率驗(yàn)收功率(THA)（turbineheatacceptance）熱耗率驗(yàn)收功率(THA)是指在額定主蒸汽及再熱蒸汽參數(shù)下，主蒸汽流量與額定功率的主蒸汽流量不同，考慮年平均水溫等因素規(guī)定的背壓，補(bǔ)給水率為0％及回?zé)嵯到y(tǒng)正常投入，扣除非同軸勵(lì)磁、潤(rùn)滑及密封油泵等的功耗，在額定功率因數(shù)、額定氫壓下發(fā)電機(jī)端輸出的功率，其值與額定功率相同，并能保證在壽命期內(nèi)安全連續(xù)地運(yùn)行。該熱耗率一般作為汽輪機(jī)驗(yàn)收保證值。d)閥門(mén)全開(kāi)功率(vwo)（valvewideopen）閥門(mén)全開(kāi)功率(VWO)，或稱最大計(jì)算容量是指在調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí)(VWO)的進(jìn)汽量以及在最大連續(xù)功率(TMCR)定義的條件下發(fā)電機(jī)端輸出的功率。閥門(mén)全開(kāi)功率(VWO)的進(jìn)汽量與鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)相匹配。e)四個(gè)典型工況的關(guān)系：“三點(diǎn)”法則討論：IEC規(guī)定，TMCR工況：3%補(bǔ)水率，額定背壓，額定

功率。比GB中TRL背壓低了，功率一致，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)低了；

IEC中THA工況，0%補(bǔ)水，額定背壓，額定功率，與GB中

THA相同。但現(xiàn)在在做的好多國(guó)外工程沒(méi)有THA工況，原因？2相關(guān)問(wèn)題總結(jié)2.1熱平衡圖的邊界條件：可以查閱汽機(jī)協(xié)議。比如：某電廠，給水泵汽輪機(jī)效率80%，給水泵效率82%；1、2段抽汽壓損3%，其它各段抽汽壓損5%，再熱蒸汽壓損10％。拿到汽輪機(jī)廠提供的熱平衡圖后，應(yīng)與廠家溝通落實(shí)；電泵、汽泵方案要明確；發(fā)電機(jī)保證效率是多少，應(yīng)該有發(fā)電機(jī)廠確定后提供給汽機(jī)廠，這個(gè)效率值很高，所以即使不提供給汽機(jī)廠，汽機(jī)廠也會(huì)參考計(jì)算；發(fā)電機(jī)輔機(jī)如空冷器、氫冷器、潤(rùn)滑油冷卻器冷卻水溫度也應(yīng)明確；省煤器入口給水溫度在背壓機(jī)熱平衡圖應(yīng)根據(jù)初步確定鍋爐容量，提供個(gè)參考值給汽機(jī)廠，因?yàn)楸硥簷C(jī)大多是特殊訂制的，級(jí)數(shù)少，汽機(jī)廠要根據(jù)這個(gè)溫度確定設(shè)置幾級(jí)回?zé)帷?.2主蒸汽焓值小于再熱蒸汽焓值；如唐山西郊THA工況，主蒸汽焓值為3396kJ/kg,而再熱蒸汽焓值為3595kJ/kg。參照水蒸汽特性表。2.3校核缸效率、汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電熱耗率、發(fā)電功率、高低加的上下端差等；上表依據(jù)唐山新區(qū)THA工況，其中高、中壓缸效率與汽輪機(jī)技術(shù)協(xié)議相同，低壓缸效率與協(xié)議不同，可能由于低壓缸排汽處于濕蒸汽區(qū)，壓力與溫度不再是相互獨(dú)立的參數(shù)，引起焓值不確定；發(fā)電功率341.3與平衡圖不符合，原因不明，可與汽機(jī)廠進(jìn)一步溝通；THA熱耗考核工況，發(fā)電熱耗率計(jì)算如下表：（計(jì)算供熱工況時(shí)：注意發(fā)電熱耗量，即分子中將供熱量扣除，因?yàn)楹锰帤w電，公式認(rèn)為發(fā)電方面不分?jǐn)偣釙r(shí)所耗熱量，全部由供熱承擔(dān)，即Qgr/ηgl.ηgd為所有方法中分?jǐn)偣釤岷牧孔疃嗟?。）加熱器端差：加熱器的端差一般指加熱器抽汽壓力下的飽和溫度與加熱器出口水溫之差值。端差增大說(shuō)明加熱器傳熱不良或運(yùn)行方式不合理。端差增大的主要原因有加熱器管子表面結(jié)垢、加熱器內(nèi)積聚了空氣、疏水水位過(guò)高淹沒(méi)了部分管子、抽汽壓力及抽汽量不穩(wěn)定、加熱器水側(cè)走旁路等。加熱器端差有上下端差的概念:加熱器上端差=汽側(cè)抽汽壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度-水側(cè)出口溫度，下端差=汽側(cè)疏水溫度-水側(cè)進(jìn)口水溫。2.4低壓缸最小冷卻流量；采暖使用熱電聯(lián)產(chǎn)，既可減少汽輪機(jī)冷端損失，提高機(jī)組功效率，又能改善環(huán)境減少污染。目前國(guó)內(nèi)大機(jī)組供熱大多采用冷凝式汽輪機(jī)，在低壓缸前抽汽供熱。然而，有些不足之處，在寒冬季節(jié)受到低壓缸最小冷卻流量的限制，抽汽量不能達(dá)到最大，而且此時(shí)低壓缸效率又是最低。NCB機(jī)組能解決此問(wèn)題。它在非采暖期按冷凝式汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)工況高效發(fā)電；采暖初期抽汽供熱量可以按需調(diào)整；采暖旺季可以把低壓缸切除或停止通汽，由高、中壓缸組成一臺(tái)背壓式汽輪機(jī)，最大限度的讓中壓排汽供熱。這不僅使機(jī)組達(dá)到最高效率，而且能讓循環(huán)水系統(tǒng)停運(yùn)，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式。冬季最大采暖熱負(fù)荷工況。2.5給水泵汽輪機(jī)流量、焓差、缸效率、軸功率的計(jì)算。如下表所示，核算THA工況熱平衡圖，計(jì)算小機(jī)效率為81%，而實(shí)際招標(biāo)的小機(jī)效率，如石家莊南郊，額定工況為82.3%，因此在投標(biāo)時(shí)，可以優(yōu)化修正熱耗指標(biāo)。2.6額定背壓與汽輪機(jī)設(shè)計(jì)水溫的關(guān)系；2.7300MW級(jí)汽輪機(jī)最大抽汽量探討。以唐山西郊最大采暖抽汽工況為例，抽汽量為600t/h。存在的不利因素如下：1）汽輪機(jī)進(jìn)汽量為1132t/h，即VWO工況進(jìn)汽量，VWO工況下，汽輪機(jī)不能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行；2）熱平衡圖制定時(shí)，給水泵、小汽機(jī)均未招標(biāo)，待設(shè)備招標(biāo)后，給水泵效率、機(jī)械效率、小汽機(jī)效率均影響小汽機(jī)進(jìn)汽量47t/h，一般設(shè)計(jì)院給水泵選擇都保守，造成給水泵變工況運(yùn)行，效率下降，最終影響小汽機(jī)用汽量增大，即正常汽源四抽至小汽機(jī)汽量增大；3）采暖季節(jié)，燃油伴熱~2t/h，暖風(fēng)器加熱~20t/h，暖通采暖用汽~5t/h，這些汽源全部來(lái)自四抽至廠用汽；綜上所述，最大采暖抽汽工況低壓缸要滿足最小冷卻流量，后門(mén)堵死，前面有上述3條不利因素，因此最大采暖抽汽量會(huì)大大縮減。討論：國(guó)外某工程，為何降負(fù)荷時(shí)，背壓也降低？國(guó)內(nèi)一般都按額定壓力來(lái)執(zhí)行。根據(jù)了解，國(guó)內(nèi)工程在以前小機(jī)組時(shí)，循環(huán)水泵也很少采用雙速電機(jī)，是因?yàn)?0萬(wàn)供熱機(jī)組，冬季采暖抽汽時(shí)，凝汽量實(shí)在太小，不得已才考慮雙速電機(jī)。其他機(jī)組均采用定速循環(huán)水泵，通過(guò)開(kāi)關(guān)泵的臺(tái)數(shù)，或者出口液控蝶閥（調(diào)節(jié)功能）來(lái)實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。如果調(diào)節(jié)能力跟不上，降負(fù)荷時(shí)，背壓降低是可以理解的，但是為何國(guó)內(nèi)大部分工程均保持額定背壓呢？到底哪個(gè)更合理？2.8背壓機(jī)的熱平衡圖

2.9背壓對(duì)熱耗的修正

討論：阻塞背壓一般來(lái)說(shuō)，汽機(jī)背壓降低，相同發(fā)電量下汽機(jī)的進(jìn)汽量就可減少，但這有個(gè)極限值，這個(gè)值就是汽輪機(jī)阻塞背壓，汽機(jī)背壓降低到比阻塞背壓還低后，降低背壓的結(jié)果是相同發(fā)電量下汽機(jī)的進(jìn)汽量反而要增加。

阻塞背壓高的機(jī)組，在冬季水溫低時(shí)可能汽機(jī)背壓會(huì)低于汽輪機(jī)阻塞背壓，造成熱耗增加，這時(shí)可用減少循環(huán)水量等辦法來(lái)提高汽機(jī)背壓，因此阻塞背壓越低越好。思考題：1、定州二期中壓缸末級(jí)排汽壓力為1.2MPa，要實(shí)現(xiàn)采暖供熱改造，幾種方式？2、鹿華電廠低真空供熱，汽輪機(jī)原設(shè)計(jì)額定背壓是15kPa,阻塞背壓8kPa,夏季TRL工況背壓33kPa，汽輪機(jī)能夠安全連續(xù)運(yùn)行的最高允許背壓為48kPa，報(bào)警背壓43kPa,跳機(jī)背壓65kPa.熱網(wǎng)回水溫度按53度考慮，經(jīng)過(guò)獨(dú)立水冷凝汽器以后，熱網(wǎng)回水再進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器加熱，熱網(wǎng)加熱器設(shè)計(jì)水溫為70/130度，那么在設(shè)計(jì)低真空供熱時(shí)，設(shè)計(jì)背壓應(yīng)按多少比較合適？已知條件：15kPa對(duì)應(yīng)54度；33KPa對(duì)應(yīng)71度；48kPa對(duì)應(yīng)80度；70度對(duì)應(yīng)31kPa。D.機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的定義1）管道效率；電廠全廠凈熱耗涉及到幾個(gè)效率：鍋爐效率、管道效率、汽機(jī)效率、廠用電率。傳統(tǒng)的管道效率反映無(wú)再熱系統(tǒng)時(shí)，主汽管道中的壓降、散熱損失和通過(guò)管徑的節(jié)流損失，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般去98%、99%。《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4.3，宜為99%。但是隨著蒸汽參數(shù)的提高，中間再熱系統(tǒng)的應(yīng)用，管道損失也相應(yīng)增大，當(dāng)然管道損失包括主蒸汽、再熱蒸汽、給水管道損失，此外，鍋爐連續(xù)排污、廠用蒸汽損失、工質(zhì)泄露損失等。參考某文獻(xiàn)，這些合計(jì)約5%，這樣管道效率會(huì)降低到95%左右。這些在我們熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算時(shí)應(yīng)注意。2）鍋爐效率；應(yīng)為保證效率。熱效率=100%-(q2+q3+q4+q5+q6)其中：q2——排煙損失；q3——?dú)怏w未完全燃燒熱損失；q4——機(jī)械未完全燃燒熱損失；q5——散熱損失；q6——灰渣物理熱損失；其中q2、q4最大。3）汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電熱耗率；發(fā)電方面熱耗量除以發(fā)電量。4）廠用電率；電氣提供。《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.4.5，對(duì)主要高壓電動(dòng)機(jī)可采用軸功率法進(jìn)行計(jì)算。因此，建議在電負(fù)荷提資時(shí)，設(shè)計(jì)原則時(shí)，應(yīng)與設(shè)總溝通好，是提TMCR工況軸功率、VWO工況軸功率、設(shè)備選型工況電機(jī)功率。到底按哪個(gè)提。5）發(fā)電標(biāo)煤耗率；發(fā)電熱耗耗率除以標(biāo)煤發(fā)熱量。6）供電標(biāo)煤耗率；發(fā)電標(biāo)煤耗率/(1-廠用電率)7）全廠熱效率；(0.0036P+Qa)/29.308Bax100%8）鍋爐利用小時(shí)；發(fā)電利用小時(shí)數(shù)對(duì)應(yīng)各時(shí)段標(biāo)煤量除以鍋爐BMCR工況下鍋爐燃煤量。不應(yīng)為采暖期+非采暖期簡(jiǎn)單相加。9）供熱標(biāo)煤耗率；34.12/（鍋爐效率x管道效率）10）熱電比供熱量/發(fā)電量計(jì)算舉例E.主要輔機(jī)選型批次專業(yè)編號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量安裝地點(diǎn)備注1號(hào)2號(hào)機(jī)組機(jī)組第一批汽機(jī)1汽機(jī)房行車(chē)臺(tái)11汽機(jī)房屋面下

2高壓加熱器臺(tái)33汽機(jī)房中間層和運(yùn)轉(zhuǎn)層

3無(wú)頭除氧器臺(tái)11汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層

4凝結(jié)水泵臺(tái)33汽機(jī)房凝泵坑內(nèi)

5汽動(dòng)給水泵臺(tái)22汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層

6給水泵汽輪機(jī)臺(tái)22汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層

7熱網(wǎng)加熱器臺(tái)22汽機(jī)房運(yùn)轉(zhuǎn)層

8汽輪機(jī)旁路裝置臺(tái)11汽機(jī)房中間層

第二批汽機(jī)1膠球清洗裝置套22汽機(jī)房循